质子交换膜燃料电池双极板导流场不同区域极化研究

摘要

:质子交换膜燃料电池双极板导流场的不同区域极化研究可以诊断导流场工程设计的合

理性。本文针对一种氢气、空气型燃料电池双极板导流场的设计，对导流场的四个相等部分
进行了四个不同区域的燃料电池极化研究，进而可以判断整个导流场在各种燃料电池运行
条件下对燃料电池性能的影响以及导流场设计的合理性。

Abstract: The study of different area polarization of Bi-polar plate flow field PEM fuel cell could
be a very good diagnosing tool to verify the engineering design of flow field of bi-polar
plate。This paper describes one engineering design of one bi-polar plate flow field, and the study
of four parts evenly divided areas polarization study on this bi-polar plate flow field。The studies
show that the flow field does effect the fuel cell performance at different operation condition.

关键词：质子交换膜燃料电池，流场，电压分布

keyword: proton exchange membrane fuel cell, flow field, voltage distribution

1.前言
　　质子交换膜燃料电池（

PEMFC）技术是目前世界上最成熟的一种能将氢气与空气中的

氧气合成洁净水并释放出电能的技术。

　　燃料电池的应用十分广泛：一是用作移动电源、备用电源等；二是用作汽车、船舶等交
通工具动力，以满足环保对车船排放的要求并解决对石油燃料依赖过重的问题。三是可用作
分散型电站

[1]。燃料电池电站可以与电网供电系统共用，主要用于调峰；也可用作分散型

电站，独立供电。燃料电池应用前景广阔，市场潜力巨大，对产业结构升级、环保保护及经
济的可持续发展均有重要意义。

　　燃料电池中双极板氢导流场与空气导流场的工程设计不但会影响电池的发电性能，而
且会影响燃料电池运行的稳定可靠性及寿命

[2]。理想的燃料电池双极板氢导流场工程设计

应该使整个导流场中的燃料氢与空气中氧向电极传质均匀，并可以通过双极板内置的冷却
流体循环将电极反应的生成热及时带出，而且又可以将电极反应生成的产物水及时带出，
使电极电化学反映处于良好的水、热管理平衡状态，从而燃料电池运行性能及稳定性、寿命
都有保证。

　　本文针对一种氢气、空气型燃料电池双极板导流场的设计，提供了一种可以研究、诊断
导流场工程设计合理性的方法。

2 实验
2.1 氢、空型质子交换膜燃料电池双极板工程设计
　　在石墨板上铣出如图

1、2 所示的氢气与空气流场，然后把石墨板按虚线处平均分成四

等份，中间用不导电的环氧胶粘接，使石墨板的四个部分相互绝缘。并且环氧胶的厚度要与
石墨板的厚度相同。